Факультативные внутриклеточные паразиты это

Обновлено: 28.03.2024

Об авторе

Добиться успеха можно честным и кропотливым путем, а можно и схитрить. Верно это как в повседневной, так и в биологической жизни. В случае, когда на кону успех репродуктивный (т.е. максимальные численность и распространение), отъявленными жуликами можно назвать паразитов. Их можно встретить на всех уровнях организации живого и в различных царствах. Приемы они могут использовать поведенческие, морфологические, обманывающие восприятие или иммунитет. Есть даже своего рода паразитизм молекулярный, при этом замысел в целом сохраняется: прикинуться кем-то другим или стать незаметным, прокрасться к самому ценному и вероломно его присвоить. Слишком церемониться с хозяином нет нужды — его благополучие не входит в планы паразита, главное — уцелеть самому.

На передовой паразитического фронта находятся самые маленькие клеточные, а значит и живые (omnis cellula e cellula 2 ), организмы. Их размеры менее 1 мкм (вплоть до 100 нм). Есть среди наноорганизмов и внутриклеточные паразиты (например, хламидии, риккетсии, листерии, коксиеллы, микоплазмы, и даже археи, которых в свое время выдворили из царства бактерий в отдельный домен), и честные свободноживущие бактерии, которые, например, обитают в глубинах океана.

Внутриклеточные паразиты — своего рода подрывники, поражающие различные клетки животных (в том числе и человека), включая специализированные (макрофаги) и неспециализированные (фагоциты), эпителиальные и эндотелиальные, а также клетки печени. Как только паразиты пробираются внутрь, им открывается возможность следовать различными путями в цитозоле (основой среде клетки) или изолированных вакуолях. Внеклеточным паразитам приходится иметь дело с гуморальными механизмами иммунитета хозяина и фагоцитозом, обойдя которые, они получают возможность внеклеточного размножения. Внутриклеточные же паразиты стремятся проникнуть главным образом в целевые хозяйские клетки, такие как макрофаги и эпителиальные клетки, где они могут благополучно размножиться. Успешная инфекция требует контакта паразита с определенной клеткой, содержимое которой представляет собой подходящую среду для роста бактерии. Таким образом, их жизнь протекает в пределах клетки, и некоторые из них при необходимости покинуть ее напрямую переходят в другую клетку, добавив к паразитизму еще один порок — домоседство. Однако большинство внутриклеточных паразитов временами могут жить и вне клетки, и именно в этот период у человека могут развиться опасные осложнения — например, сепсис [1].

Скользкий тип

Рассмотрим уникальную в этом отношении микоплазму — M. gallisepticum (рис. 1). А начнем с того, что в ее случае механизмы смены репертуара поверхностных липопротеинов до конца не выяснены. Тем острее интерес!

Рис. 2. Сканирующая электронная микроскопия эритроцитов овцы (а) и курицы (б) после инфекции in vitro штаммом Mycoplasma gallisepticum Rlow [6]. Стрелки указывают на самих микоплазм или следы их внедрения на поверхности эритроцитов

Рис. 3. Схематическое изображение сетей регуляции транскрипции у трех видов Mollicutes: Acholeplasma laidlawii (а), Spiroplasma melliferum (б), Mycoplasma gallisepticum (в). Изогнутая стрелка обозначает промотор; линия с Т-образным концом — репрессию, т.е. подавление активности; широкие стрелки с подписями — соответствующие гены. На гистограммах (г) показано количество транскрипционных факторов у всех трех бактерий

Эти схемы создали сотрудники группы системной биологии Mollicutes (лаборатория протеомного анализа Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины), которые разработали новую методику, позволяющую точно идентифицировать координаты сайтов старта транскрипции (transcription start sites, TSSs) при разрешении одного нуклеотида 3 . Метод был применен для точного картирования TSS у трех видов Mollicutes: для свободноживущей бактерии Acholeplasma laidlawii, добывающей пропитание за счет взаимовыгодного (комменсального) симбиоза с растениями и использования разлагающегося субстрата; для паразита домашней пчелы Spiroplasma melliferum и для M. gallisepticum.

Как это работает?

Гены vlhA (значит, и соответствующие им промоторы) разбросаны по рекордно малому (менее 1 млн пар оснований) геному M. gallisepticum. GC-состав — тоже выдающийся, он равен 0,3, т.е. на тугоплавкие пары нуклеотидов G—C (формирующие между собой три водородные связи) приходится менее трети. На объединенные двумя водородными связями пары A—T, как нетрудно посчитать, остается все остальное (0,7). Система регуляции транскрипции предельно упрощена. Из факторов транскрипции — белков, связывающихся в регуляторной части гена и тем самым изменяющих его активность, — остались считанные единицы (см. рис. 3). Несмотря на это, данная микоплазма не просто эффективно меняет свои фазы жизненного цикла (атаковать — осваиваться — размножаться), но делает это чрезвычайно быстро [3]. В чем же ее секрет?

Рис. 4. Схематическое изображение предполагаемого белка HAP (hemagglutinin protease) и место его связывания с последовательностями до и после 12 повторов GAA [7]. Числами указано расстояние (в нуклеотидах) до места начала транскрипции (transcription start site, TSS), буквами — участки расщепления нуклеиновой цепи рестриктазами (H, C и X)

Для чего это нужно?

Подобное положение дел нам удалось описать и для нашего M. gallisepticum. С этой целью мы создали два датасета: в первый вошли промоторы vlhA из 12 различных штаммов M. gallispetium, во второй (для сравнения) — полный набор промоторов генов, не относящихся к семейству vlhA. Первым делом мы взглянули на их нуклеотидную последовательность или, как еще говорят, первичную структуру. Соответствующая визуализация последовательностей представлена на рис. 5 (изображение оригинальное, публикуется впервые). На ней легко заметить необычно длинные консервативные участки, непосредственно прилегающие к треку GAA-повторов с обеих сторон. Их протяженность делает их уникальными для прокариот. А ведь они еще и не имеют гомологов в каких-либо других геномах!

Рис. 5. Выравнивание для всех промоторов семейства vlhA из 12 различных штаммов M. gallisepticum (а) и полного набора прочих генов штамма S6 (б). Первые упорядочены таким образом, что имеющие более короткие GAA-треки расположены выше. Это позволяет легко различать их как желто-красную полосу. Правее них расположены области собственно промотора — ближайшая красно-синяя область (что соответствует обилию аденина и тимина). Создано на основе данных из [3]

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-24-00159).

2 Тезис omnis cellula e cellula (‘клетка происходит только от клетки’) ввел Рудольф Вирхов (Rudolf Virchov; 1821–1902) — немецкий ученый, один из основоположников клеточной теории в биологии и клеточной патологии в медицине.

3 Подробнее с методикой и результатами исследований Mollicutes можно ознакомиться на сайте System biology database of Mollicutes (SMDB).

4 Подробнее см.: Орлов М. А. Короткие тандемные повторы // Природа. 2019. № 12. С. 27–33.

Паразитизм. Антагонистический симбиоз. Факультативные паразиты. Облигатные паразиты. Метабиоз. Сателлизм. Антагонизм.

Антагонистический симбиоз — симбиотические отношения, наносящие хозяину более или менее выраженный вред; его крайнее проявление — паразитизм [от греч. para, при, + sitos, пища]. Если микроорганизмы-сапрофиты [от греч. sapros, гнилой, + phyton, растение] утилизируют мёртвые органические субстраты, то паразитические виды живут за счёт живых тканей растений или животных. Проникая в организм хозяина, они могут вызывать у него заболевание, поэтому их обозначают как патогенные микроорганизмы.

Паразитические микроорганизмы разделяют на внутри- и внеклеточные. Внутриклеточные паразиты — вирусы, риккетсии и хламидии. Внеклеточные паразиты — большинство бактерий и простейших.

Факультативные паразиты. В зависимости от внешних условий некоторые микроорганизмы могут вести себя как паразиты, либо как сапрофиты. Поэтому их так и называют — факультативные паразиты. К ним относят большинство условно-патогенных бактерий.

Облигатные паразиты полностью утратили собственные метаболические возможности и живут, разрушая ткани хозяина.

Паразитизм. Антагонистический симбиоз. Факультативные паразиты. Облигатные паразиты. Метабиоз. Сателлизм. Антагонизм.

Метабиоз

В ряде биотопов, особенно в почве, некоторые микроорганизмы утилизируют продукты жизнедеятельности других; например, нитрифицирующие бактерии используют аммиак, который образуют аммонифицирующие бактерии. Подобные взаимоотношения известны как метабиоз.

Сателлизм

Некоторые микроорганизмы способны выделять метаболиты, стимулирующие рост других микроорганизмов. Например, сарцины или стафилококки выделяют ростовые факторы, стимулирующие рост бактерий рода Haemophilus. Нередко совместный рост нескольких видов микробов активирует их физиологические свойства. Подобные взаимоотношения известны как сателлизм [от лат. safeties, сопровождающий].

Антагонизм

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Внутриклеточные паразиты - это микропаразиты , способные расти и размножаться внутри клеток хозяина .

СОДЕРЖАНИЕ

Виды паразитов

Существует два основных типа внутриклеточных паразитов: факультативные и обязательные.

Факультативные внутриклеточные паразиты способны жить и размножаться внутри или вне клеток-хозяев. Облигатным внутриклеточным паразитам, с другой стороны, необходима клетка-хозяин для жизни и размножения. Многие из этих типов клеток требуют специализированных типов хозяев, и инвазия клеток-хозяев происходит по-разному.

Факультативный

Факультативные внутриклеточные паразиты способны жить и размножаться как внутри, так и вне клеток.

Обязательный


Облигатные внутриклеточные паразиты не могут воспроизводиться вне своей клетки-хозяина, а это означает, что размножение паразита полностью зависит от внутриклеточных ресурсов.

Облигатные внутриклеточные паразиты человека включают:

    и близкие к ним виды. [8]
  • Риккетсия
  • Coxiella
  • Некоторые виды Mycobacterium, такие как Mycobacterium leprae
    ( Plasmodium spp., Toxoplasma gondii и Cryptosporidium parvum[9] ) ( Leishmania spp. И Trypanosoma cruzi )
  • Pneumocystis jirovecii[10]

В митохондрии в клетках эукариот могут также первоначально были такие паразиты, но в конечном итоге образуя мутуалистических отношения ( эндосимбиотических теория ). [11]

Изучение облигатных патогенов затруднено, поскольку обычно они не могут воспроизводиться вне организма-хозяина. Однако в 2009 году ученые сообщили о методе, позволяющем возбудителю Q-лихорадки Coxiella burnetii расти в аксенической культуре, и предположили, что этот метод может быть полезен для изучения других патогенов. [12]

Исключения

Полиподиум - это внутриклеточный паразит многоклеточных животных, по этой причине отличающийся от большинства, если не всех других внутриклеточных паразитов.

Вторжение

Питание

Большинство внутриклеточных паразитов должны поддерживать жизнь клеток-хозяев как можно дольше, пока они размножаются и растут. Для роста им нужны питательные вещества, которых в клетке может не хватать в свободном виде. Для изучения механизма, который внутриклеточные паразиты используют для получения питательных веществ, в качестве модели был использован факультативный внутриклеточный паразит Legionella pneumophila . Известно, что Legionella pneumophila получает питательные вещества, способствуя протеасомной деградации хозяина . Саморазложение белков хозяина на аминокислоты обеспечивает паразита основным источником углерода и энергии. [14]

Восприимчивость

Люди с дефицитом Т-лимфоцитов особенно восприимчивы к внутриклеточным патогенам. [15]

Внутриклеточные паразиты - это микропаразиты , способные расти и размножаться внутри клеток хозяина .

СОДЕРЖАНИЕ

Существует два основных типа внутриклеточных паразитов: факультативные и обязательные.

Факультативные внутриклеточные паразиты способны жить и размножаться внутри или вне клеток-хозяев. Облигатным внутриклеточным паразитам, с другой стороны, необходима клетка-хозяин для жизни и размножения. Многие из этих типов клеток требуют специализированных типов хозяев, и инвазия клеток-хозяев происходит по-разному.

Факультативные внутриклеточные паразиты способны жить и размножаться как внутри, так и вне клеток.


Два apicomplexans, Toxoplasma gondii , внутри клетки-хозяина. Просвечивающая электронная микроскопия

Облигатные внутриклеточные паразиты не могут воспроизводиться вне своей клетки-хозяина, а это означает, что размножение паразита полностью зависит от внутриклеточных ресурсов.

Облигатные внутриклеточные паразиты человека включают:

    и близкородственные виды. [8]
  • Риккетсия
  • Coxiella
  • Некоторые виды Mycobacterium, такие как Mycobacterium leprae
    ( Plasmodium spp., Toxoplasma gondii и Cryptosporidium parvum[9] ) ( Leishmania spp. И Trypanosoma cruzi )
  • Pneumocystis jirovecii[10]

В митохондрии в клетках эукариот могут также первоначально были такие паразиты, но в конечном итоге образуя мутуалистических отношения ( эндосимбиотических теория ). [11]

Изучение облигатных патогенов затруднено, поскольку обычно они не могут воспроизводиться вне организма-хозяина. Однако в 2009 году ученые сообщили о методе, позволяющем возбудителю Q-лихорадки Coxiella burnetii расти в аксенической культуре, и предположили, что этот метод может быть полезен для изучения других патогенов. [12]

Полиподиум - это внутриклеточный паразит многоклеточных животных, по этой причине отличающийся от большинства, если не всех других внутриклеточных паразитов.

Большинство внутриклеточных паразитов должны поддерживать жизнь клеток-хозяев как можно дольше, пока они размножаются и растут. Для роста им нужны питательные вещества, которых в клетке может не хватать в свободном виде. Для изучения механизма, который внутриклеточные паразиты используют для получения питательных веществ, в качестве модели был использован факультативный внутриклеточный паразит Legionella pneumophila . Известно, что Legionella pneumophila получает питательные вещества, способствуя протеасомной деградации хозяина . Саморазложение белков хозяина на аминокислоты обеспечивает паразита основным источником углерода и энергии. [14]

Люди с дефицитом Т-лимфоцитов особенно восприимчивы к внутриклеточным патогенам. [15]

Внутриклеточные паразиты - это микропаразиты , способные расти и размножаться внутри клеток хозяина .

СОДЕРЖАНИЕ

Существует два основных типа внутриклеточных паразитов: факультативные и обязательные.

Факультативные внутриклеточные паразиты способны жить и размножаться внутри или вне клеток-хозяев. Облигатным внутриклеточным паразитам, с другой стороны, необходима клетка-хозяин для жизни и размножения. Многие из этих типов клеток требуют специализированных типов хозяев, и инвазия клеток-хозяев происходит по-разному.

Факультативные внутриклеточные паразиты способны жить и размножаться как внутри, так и вне клеток.


Два apicomplexans, Toxoplasma gondii , внутри клетки-хозяина. Просвечивающая электронная микроскопия

Облигатные внутриклеточные паразиты не могут воспроизводиться вне своей клетки-хозяина, а это означает, что размножение паразита полностью зависит от внутриклеточных ресурсов.

Облигатные внутриклеточные паразиты человека включают:

    и близкородственные виды. [8]
  • Риккетсия
  • Coxiella
  • Некоторые виды Mycobacterium, такие как Mycobacterium leprae
    ( Plasmodium spp., Toxoplasma gondii и Cryptosporidium parvum[9] ) ( Leishmania spp. И Trypanosoma cruzi )
  • Pneumocystis jirovecii[10]

В митохондрии в клетках эукариот могут также первоначально были такие паразиты, но в конечном итоге образуя мутуалистических отношения ( эндосимбиотических теория ). [11]

Изучение облигатных патогенов затруднено, поскольку обычно они не могут воспроизводиться вне организма-хозяина. Однако в 2009 году ученые сообщили о методе, позволяющем возбудителю Q-лихорадки Coxiella burnetii расти в аксенической культуре, и предположили, что этот метод может быть полезен для изучения других патогенов. [12]

Полиподиум - это внутриклеточный паразит многоклеточных животных, по этой причине отличающийся от большинства, если не всех других внутриклеточных паразитов.

Большинство внутриклеточных паразитов должны поддерживать жизнь клеток-хозяев как можно дольше, пока они размножаются и растут. Для роста им нужны питательные вещества, которых в клетке может не хватать в свободном виде. Для изучения механизма, который внутриклеточные паразиты используют для получения питательных веществ, в качестве модели был использован факультативный внутриклеточный паразит Legionella pneumophila . Известно, что Legionella pneumophila получает питательные вещества, способствуя протеасомной деградации хозяина . Саморазложение белков хозяина на аминокислоты обеспечивает паразита основным источником углерода и энергии. [14]

Люди с дефицитом Т-лимфоцитов особенно восприимчивы к внутриклеточным патогенам. [15]

Читайте также: